一种复合集流体及电池的制作方法

本技术属于锂离子电池，具体地，涉及一种复合集流体及电池。

背景技术：

1、近年来，我国新能源汽车产业快速发展，新能源汽车产业的发展带动了动力电池产业发展，电池产业结构作为新能源汽车产业结构链中最为关键的环节之一，是制约产业化进程的关键因素，决定着新能源整车的续航、安全等问题。锂离子电池因具有能量密度大、电压高、循环寿命长、稳定性高、自放电率小和无污染等优势成为了当今社会主流的储能与动力设备，推动了新能源车市场的发展。锂离子电池通过在正负极之间嵌入脱出的定向移动，实现了电池的化学能和电能之间的相互转换。锂离子电池主要由正极极片、负极极片、隔膜和电解液构成。电池的整体性能与各个组成密切相关。电池电极是电池的重要组成部分，其结构对电池的电化学性能和安全性能有重要影响。锂离子电池电极由活性颗粒、导电剂和粘结剂按照一定比例与溶剂均匀混合成浆料，涂覆在集流体上，然后通过干燥辊压制备而成。

2、在锂离子电池中，集流体一般指电池正负极用于附着活性物质的基体金属，它通过接触活性物质，进而使电流汇聚并输出。集流体既用于吸附活性物质，又作为导体汇聚产生的电流，提升充放电效率。集流体是锂离子电池中电极的必备成分，正极用铝箔，负极用铜箔，箔材起着传输电子电流与导热的作用。而集流体金属箔材与活性物质之间的接触情况以及对电解液的浸润效果深刻地影响着电池性能。然而常规集流体金属箔材的缺点在于：普通箔材对改善电解液浸润与分布没有任何效果；且活性物质通常为水系，将水系活性物质浆料涂布于箔材表面，浆料在集流体表面的浸润效果一般，分散性不佳。关于通过集流体改善电解液浸润与分布的方法，大多通过在基底上涂覆粘结吸液层得到，然而粘结吸液层为水系，而负极浆料通常同样为水系，涂布过程容易溶解并破坏粘结吸液层。

3、因此，通过对集流体表面进行结构设计，以解决上述存在的问题成为了本领域重要的研究方向。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种复合集流体，包括箔材、聚多巴胺层和导电修饰层，箔材与导电修饰层之间设有聚多巴胺层，且导电修饰层的背向箔材的表面也设有聚多巴胺层，以解决现有集流体箔材存在的与活性物质之间的接触效果不佳以及对电解液的浸润效果和分布效果一般的问题。

2、根据本实用新型的一个方面，提供一种复合集流体，集流体包括箔材、聚多巴胺层和导电修饰层，箔材与导电修饰层之间设有聚多巴胺层，且导电修饰层的背向箔材的表面也设有聚多巴胺层；导电修饰层的孔隙率为20～40％。本实用新型提供的复合集流体，通过对结构进行优化，设置有导电修饰层和聚多巴胺层，一方面，导电修饰层能够提高电极整体的导电性；另一方面，利用聚多巴胺层修饰箔材，能够使电极活性物质均匀地浸润在集流体上，有利于改善活性物质在集流体上的分散性能和涂布效果，且本实用新型提供的复合集流体不具有水溶性，因而将由水性物料制备得到负极活性涂层涂覆于复合集流体上不会对集流体造成破坏；同时，本实用新型提供的复合集流体能够提升电解液对于极片的注液效果和浸润效果，从而使由此制得的电极内阻降低、导电性能提高。且本实用新型通过对导电修饰层的孔隙率进行合理设置，使具有一定孔隙率的多孔导电修饰层与聚多巴胺层发挥协同作用，进一步使电解液能够从极片的底部快速浸润，提高电解液浸润效率，改善电解液的分布。

3、优选地，导电修饰层的孔隙率为20～25％。例如，导电修饰层的孔隙率为20％、21％、22％、23％、24％或25％等。

4、优选地，导电修饰层的厚度为0.5μm～3.5μm。例如，导电修饰层的厚度为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm或3.5μm等。

5、优选地，导电修饰层中包括导电颗粒，导电颗粒包括碳纳米管、导电炭黑、石墨烯。

6、优选地，箔材的上下表面均设有导电修饰层。

7、优选地，导电修饰层的厚度：聚多巴胺层的厚度＝0.5～35:1。例如，导电修饰层的厚度：聚多巴胺层的厚度＝0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5：1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1或35:1等。本实用新型通过合理设置导电修饰层与聚多巴胺层的厚度比例，使由此制得的复合集流体能够与电解液充分浸润，从而提高其浸润效率，进一步提升电池整体的导电性能、降低电池内阻。

8、优选地，聚多巴胺层的厚度≤1μm。例如，聚多巴胺层的厚度为0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm或1μm等。

9、优选地，箔材为铜箔。本实用新型提供的复合集流体能够针对性解决普通铜箔的浸润效果一般的问题，使电解液能够从极片底部快速浸润，提高电解液浸润效率，改善电解液的分布。

10、优选地，箔材的厚度：聚多巴胺层的厚度＝6～100：1。例如，箔材的厚度：聚多巴胺层的厚度＝6:1、8:1、10:1、12：1、14：1、16:1、18:1、20:1、40:1、60：1、80:1或100:1等。本实用新型通过合理设置箔材与聚多巴胺层的厚度比例，使由此制得的复合集流体能够与电解液充分浸润，从而提高浸润效率，进一步提升电池整体的导电性能、降低电池内阻。

11、根据本实用新型的另一个方面，提供一种电池，包括正极片和负极片，正极片包括正极集流体，负极片包括负极集流体，正极集流体和/或负极集流体为上述复合集流体。

12、优选地，负极片还包括设置在负极集流体的表面的负极活性涂层，负极活性涂层为由水性物料制备得到，负极集流体为上述复合集流体。

技术特征：

1.一种复合集流体，其特征在于：所述集流体包括箔材、聚多巴胺层和导电修饰层，所述箔材与所述导电修饰层之间设有所述聚多巴胺层，且所述导电修饰层的背向所述箔材的表面也设有所述聚多巴胺层；

2.如权利要求1所述复合集流体，其特征在于：所述导电修饰层的孔隙率为20～25％。

3.如权利要求1所述复合集流体，其特征在于：所述导电修饰层的厚度为0.5μm～3.5μm。

4.如权利要求1所述复合集流体，其特征在于：所述箔材的上下表面均设有所述导电修饰层。

5.如权利要求1或3所述复合集流体，其特征在于：所述导电修饰层的厚度：所述聚多巴胺层的厚度＝0.5～35:1。

6.如权利要求5所述复合集流体，其特征在于：所述聚多巴胺层的厚度≤1μm。

7.如权利要求1所述复合集流体，其特征在于：所述箔材为铜箔。

8.如权利要求1或7所述复合集流体，其特征在于：所述箔材的厚度：所述聚多巴胺层的厚度＝6～100：1。

9.一种电池，其特征在于：所述电池包括正极片和负极片，所述正极片包括正极集流体，所述负极片包括负极集流体，所述正极集流体和/或所述负极集流体为如权利要求1～8任一项所述复合集流体。

10.如权利要求9所述电池，其特征在于：所述负极片还包括设置在所述负极集流体的表面的负极活性涂层，所述负极活性涂层由水性物料制备得到。

技术总结
本技术提供一种复合集流体，包括箔材、聚多巴胺层和导电修饰层，箔材与导电修饰层之间设有聚多巴胺层，且导电修饰层的背向箔材的表面也设有聚多巴胺层；导电修饰层的孔隙率为20～40％。该复合集流体通过对结构进行优化，设置有导电修饰层和聚多巴胺层，一方面，导电修饰层能够提高电极整体的导电性；另一方面，利用聚多巴胺层修饰箔材，能够改善箔材与电极活性物质之间的接触效果，同时通过对导电修饰层的孔隙率进行合理设置，使具有一定孔隙率的多孔导电修饰层与聚多巴胺层发挥协同作用，使电解液能够从极片的底部快速浸润，提高电解液浸润效率，改善电解液的分布，从而使由此制得的电极内阻降低、导电性能提高。

技术研发人员：黄子宇,张亚菲,陈婷婷,曾学品
受保护的技术使用者：湖北亿纬动力有限公司
技术研发日：20230316
技术公布日：2024/1/15